ГОСТ ISO 5348-2024

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Вибрация и удар

МЕХАНИЧЕСКОЕ КРЕПЛЕНИЕ АКСЕЛЕРОМЕТРОВ

Mechanical vibration and shock. Mechanical mounting of accelerometers

МКС 17.160

Дата введения 2025-12-01

Предисловие

Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Обществом с ограниченной ответственностью "Электронные технологии и метрологические системы" (ООО "ЭТМС") и Закрытым акционерным обществом "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (ЗАО "НИЦ КД") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 31 октября 2024 г. № 178-П)

За принятие проголосовали:

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 16 декабря 2024 г. № 1904-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ISO 5348-2024 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 декабря 2025 г.

5 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ISO 5348:2021* "Вибрация и удар. Механическое крепление акселерометров" (Mechanical vibration and shock - Mechanical mounting of accelerometers, IDT).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей.- Примечание изготовителя базы данных.

Международный стандарт разработан Техническим комитетом TC 108 "Вибрация, удар и контроль состояния" Международной организации по стандартизации (ISO).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

6 ВЗАМЕН ГОСТ ИСО 5348-2002

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.

В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге "Межгосударственные стандарты"

Введение

Электромеханические преобразователи вибрации - наиболее широко применяемые средства измерений вибрации разных физических объектов (конструкций) - разделяют на два основных класса: преобразователи бесконтактного типа и инерционные преобразователи.

Преобразователи бесконтактного типа позволяют измерить движение вибрирующей поверхности относительно неподвижной системы координат. Типичными примерами являются вихретоковые датчики, оптические сенсоры и лазерные виброметры. Как следует из самого названия класса, относящиеся к нему преобразователи не имеют прямой механической связи с вибрирующей поверхностью и поэтому в настоящем стандарте не рассматриваются.

Инерционные преобразователи, напротив, устанавливают на самой вибрирующей поверхности через механическое соединение. Данный класс преобразователей включает в себя, в том числе, пьезоэлектрические, пьезорезистивные и емкостные акселерометры, а также велосиметры. Они измеряют абсолютное движение поверхности в системе координат, связанной с этой поверхностью. При этом сам преобразователь и способ его крепления влияют на соотношение частотных составляющих в выходном сигнале. Неправильная установка преобразователя способна существенно исказить сигнал вибрации, особенно в его высокочастотной области.

В ряде случаев характеристики преобразователя (масса, геометрические размеры, жесткость крепления) способны повлиять на уровень измеряемой вибрации, особенно если масса преобразователя сопоставима с эффективной массой поверхности в точке его установки.

Настоящий стандарт распространяется на инерционные акселерометры и велосиметры общего назначения. Особенностью применения таких преобразователей является то, что механическая связь между преобразователем и конструкцией, на которую он установлен, может оказать существенное влияние на отклик конструкции, на выходной сигнал преобразователя или на то и другое вместе. Настоящий стандарт акцентирует внимание на факторах, которые следует принимать в расчет при выборе способа крепления преобразователя к конструкции.

Во многих (но не во всех) аспектах характеристики, принимаемые во внимание в отношении крепления акселерометра и велосиметра, аналогичны (см. 6.2.1).

Настоящий стандарт не распространяется на крепление геофонов.

     1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает руководство по креплению на поверхности, вибрация которой подлежит измерению, преобразователя вибрации инерционного типа с учетом характеристик разных способов крепления. Приведенные примеры демонстрируют влияние крепления на выходной сигнал преобразователя, а также влияние других факторов на точность воспроизведения вибрации поверхности выходным сигналом преобразователя.

Преобразователи, на которые распространяется настоящий стандарт (далее - акселерометры), включают в себя акселерометры общего назначения, однокомпонентные или трехкомпонентные, а также велосиметры.

Настоящий документ позволяет пользователю оценить возможные искажения в сигнале вибрации, связанные с использованным способом крепления акселерометра.

Настоящий стандарт не содержит рекомендаций в отношении других факторов, вызывающих искажение сигнала вибрации, таких как вибрация поверхности в поперечном направлении, отклонение оси чувствительности акселерометра от заданного направления измерений, движения сигнального кабеля, изменения температуры поверхности и окружающего воздуха, воздействие электрических и магнитных полей, момент затяжки акселерометра.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты [для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все изменения)]:

ISO 2041, Mechanical vibration, shock and condition monitoring - Vocabulary (Вибрация, удар и контроль состояния. Словарь)

ISO 8042, Shock and vibration measurements - Characteristics to be specified for seismic pick-ups (Измерения вибрации и удара. Характеристики, устанавливаемые для датчиков инерционного типа)

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ISO 2041.

ИСО и МЭК ведут терминологические базы данных для использования в стандартизации по следующим адресам:

- платформа онлайн-просмотра ИСО: доступна на https://www.iso.org/obp;

- Электропедия МЭК: доступна на http://www.electropedia.org/.

     4 Физические принципы измерения вибрации акселерометром

Акселерометр устанавливают на поверхности конструкции, как показано на рисунке 1. В идеале электрический сигнал на выходе акселерометра должен быть пропорционален ускорению на его входе . Вектор перпендикулярен поверхности, на которую установлен акселерометр, и представляет собой проекцию вектора ускорения поверхности на номинальную ось чувствительности акселерометра.

Устройство крепления акселерометра осуществляет частотно-зависимое преобразование вибрации поверхности конструкции в вибрацию установочной поверхности акселерометра, которое зависит от жесткости, коэффициента демпфирования и массы системы "крепление - акселерометр". Таким образом, от свойств устройства крепления зависит рабочий диапазон частот акселерометра, в котором преобразование амплитуды и фазы частотной составляющей ускорения осуществляется с заданной точностью (см. 6.2.1).

Зачастую направление максимальной чувствительности акселерометра не совпадает с его номинальной осью чувствительности, что приводит к появлению ненулевого коэффициента преобразования в поперечном направлении (см. [11]). Значение этого коэффициента максимально в одном направлении в плоскости установки акселерометра и теоретически равно нулю в перпендикулярном к нему направлении. Некоторые изготовители акселерометров маркируют направление, в котором коэффициент поперечного преобразования минимален, красной точкой. Если акселерометр ориентирован таким образом, что вектор лежит в плоскости, образованной осью номинальной чувствительности и указанной красной отметкой, то влияние вибрации в поперечном направлении на выходной сигнал акселерометра будет незначительным.

      - вектор ускорения в направлении номинальной оси чувствительности; - вектор ускорения поверхности конструкции в точке измерения; 1 - электрический выход акселерометра; 2 - установочная поверхность акселерометра; 3 - акселерометр; 4 - устройство крепления; 5 - вибрирующая поверхность конструкции

     Рисунок 1 - Крепление акселерометра

На рисунке 2 показаны вектор ускорения вибрации поверхности конструкции , вектор ускорения вдоль номинальной оси чувствительности акселерометра , вектор ускорения в направлении максимальной чувствительности и углы , и между ними. Выходной сигнал акселерометра u пропорционален , т.е. проекции на направление максимальной чувствительности акселерометра, в то время как измеряемой величиной является .

      - вектор ускорения в направлении номинальной оси чувствительности; - вектор ускорения поверхности конструкции в точке измерения; - вектор ускорения в направлении максимальной чувствительности акселерометра; - угол между и ; - угол между и ; - угол между и ; 1 - направление минимальной чувствительности к поперечной вибрации; 2 - направление максимальной чувствительности к поперечной вибрации; 3 - красная точка, отмечающая направление минимальной чувствительности к поперечной вибрации; 4 - вектор ускорения поперечной вибрации

Примечание - Измерение вибрации поверхности конструкции будет наиболее точным при совпадении векторов и (см. 6.1.1).

     Рисунок 2 - Соотношения между векторами ускорения

     5 Характеристики, указываемые изготовителем акселерометра

Изготовитель указывает в техническом паспорте или руководстве по применению характеристики акселерометра согласно ISO 8042, из которых для определения условий крепления акселерометра важны следующие:

a) коэффициент преобразования при заданных условиях крепления, динамический диапазон и предпочтительный способ установки;

b) требования к поверхности установки (размеры установочной площадки, возможные варианты установки, глубина резьбового отверстия и размер резьбы, угол высверливания отверстия, материал, класс чистоты обработки и плоскостность поверхности);